JPS6316510Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は繊維補強構造材に関するものである。 従来において、金属例えばスチール製の構造材
の代りにFRP製の構造材を使用して軽量化を図
る試みはさかんに行われている。しかしながら、
FRP製構造材を用いた場合、引張り強度等につ
いては金属製のものに代替可能な強度が得られる
としても、曲げ応力に対抗する抗撓性については
金属製のものより大巾に劣つており、該構造材を
梁、腕木などの支持部材等として用いる様な場
合、この点に難点があり、より曲げ応力による撓
みが小さい材料を開発することが要望されてい
た。 本考案はこの様な現状にかんがみ、抗撓性にす
ぐれた繊維補強構造材を提供せんと種々検討せる
結果、とくに一方向の曲げ応力に対しすぐれた対
撓性を有する繊維補強材料を開発し、本考案をな
し得たものである。 すなわち本考案の要旨は、長繊維で補強された
合成樹脂よりなる、長手方向に対する垂直断面が
四角形の外形輪郭を有し、内部が中空の筒状長尺
体にして、対向する一対の筒壁部を補強する繊維
材料の30〜100％が長手方向に対して30〜60゜の角
度になる様に、そして残りの繊維は長手方向に略
平行となる様に配列され、上記一対の筒壁部より
他の部分を補強する繊維材料は長手方向に略平行
になる様に配列されてなることを特徴とする繊維
補強構造材に存する。本考案構造材は上記の通
り、長繊維で補強された合成樹脂より構成される
ものであり、そして長繊維としては従来より合成
樹脂成形体を補強するのに用いられた長繊維が用
いられてよく、例えばガラス繊維、炭素繊維、金
属繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等が用いられ
るが、炭素繊維が強度及び軽量性の点から特に好
適である。又、合成樹脂としては、種類に特に制
限されることはなく、どの様な合成樹脂も上記長
繊維が分散されて成形され得るものであれば用い
られ得るが、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、
フエノール樹脂等熱硬化型の合成樹脂を用いるの
が、成形体中に長繊維を均一に分散させる点で好
ましい。 そして本考案構造材における長繊維の使用量
は、該長繊維の含有率が50〜75容量％となる範囲
で用いるのが通常好ましい。 以下図面により本考案構造材について説明す
る。第１図は本考案構造材の一例を示す断面図で
あり、この様に本考案構造材３は長手方向に対す
る垂直断面が四角形の外形輪郭を有し、内部が中
空になされた筒状長尺体の形状を有するものであ
る。図中１，１′は構造材３における対向する一
対の筒壁部、２，２′は該一対の筒壁部１，１′以
外の部分である。 そして、上記一対の筒壁部１，１′を補強する
長繊維材料のうちの30〜100％が構造材の長手方
向に対して30〜60゜の角度好ましくは略45゜の角度
になる様に配列され、残りの繊維は該長手方向に
略平行となる様に配列されるのである。 なお、本考案においては、上記において、構造
材の長手方向に対して30〜60゜の角度に配列され
る繊維の約半分が長手方向に正の角度になり、残
りの約半分が負の角度となり、互いに交叉する様
に配列されるのが繊維による補強効果を十分発揮
させる上で好ましい。 第２図は、筒壁部１を補強する長繊維の配列の
仕方を示す模型図であり、４は長手方向に対しθ
の角度、４′は長手方向に対し−θの角度で夫々
交叉する様に配列された長繊維、５は長手方向に
略平行に配列された長繊維である。 又、構造材３における上記一対の筒壁部１，
１′以外の部分２，２′の長繊維は該構造材３の長
手方向に略平行になる様に配列されるのである。
上記の如き構造の本考案構造材を製造するには、
第１図に示される一対の筒壁部１，１′及びそれ
以外の部分２，２′を別々に例えばプレス成型法
等により作つておき、これらを組みたてて接合部
を接着剤により強固に接着することにより製造し
てもよく、又は本考案の通りに長繊維を配列させ
た合成樹脂含浸繊維材料を金型内に配置し、これ
を加熱加圧して一体的に成型することにより製造
してもよい。又、本考案構造材における繊維材料
の含有率が50〜75容量％と高い方が強度的にすぐ
れるのであるが、この様に高い繊維含有率のもの
を製造するには、一方向に揃えられた長繊維に硬
化性合成樹脂を含浸させることにより予め用意し
たプリプレグシートを本考案通りの繊維方向とな
る様に積層して用いるのが良い。 本考案の繊維補強構造材は上述の通りの構造の
ものであり、とくに、対向する一対の筒壁部を補
強する繊維材料の方向及び該一対の筒壁部以外の
部分を補強する繊維材料の方向がそれぞれ特定の
方向に規制されたものであるので、該構造材の垂
直断面における上記一対の筒壁面に対し平行方向
にかけられる曲げ応力すなわち第１図の上方又は
下方からかけられる曲げ応力に対しすぐれた抗撓
性を示し、該応力による撓みが従来の繊維補強構
造材に比して非常に少いものである。 従つて、本考案構造材は特定方向からの応力に
よる撓みが少なくかつ軽量であることが要求され
る梁、腕木等の支持部材の用途に用いられて好適
なるものである。 実施例 １〜４ HMタイプの炭素繊維（東邦レーヨン社製）と
エポキシ樹脂よりなり、炭素長繊維が一方向に配
列された炭素繊維プリプレグシートを多数枚積層
し、加熱下でプレス成型により、巾47mm、厚さ４
mm、長さ400mmにして繊維含有率60体積％の板状
部材１，１′及び巾55mm、厚さ４mm、長さ400mmに
して上記と同じ繊維含有率の板状部材２，２′を
用意した。 なお、板状部材１，１′については、炭素繊維
の30％が該部材長手方向に対する角度θが45゜に
なる様に、第２図に示される繊維４，４′の如く
に傾けられそして該30％のうちの半分ずつが互い
に±θの角度で交互する様に配置され、残りの70
％の炭素繊維が第２図の繊維５の如くに上記長手
方向に揃えられたもの（実施例１）、炭素繊維の
50％が同様に、該部材長手方向に対し45゜の角度
に傾けられ、該50％のうちの半分ずつが互いに交
互する様に配置され、残りの50％の炭素繊維が上
記長手方向に揃えられたもの（実施例２）、炭素
繊維の80％が同様に、長手方向に対して45゜に傾
けられて同様に配置され、残りの20％が長手方向
に揃えられたもの（実施例３）、炭素繊維の全て
が長手方向に対して45゜に傾けられて同様に配置
されたもの（実施例４）の４通りを用意した。 そして、上記板状部材１，１′及び２，２′を第
１図の通りに組合せて接着剤で固着して、外面に
おける一辺の長さが55mm、内面における一辺の長
さが47mmにして長さが400mmの断面４角形の筒状
造材料３を４通り用意した。（実施例１〜４） 次に、用意した各構造材の一端から10cmの部分
を固定して水平に保持した状態（長さ300mmの片
持ちはり）で他端の先端に50Kgの荷重をかけ、該
先端における撓み量をダイヤルゲージで測定し
た。その結果は第１表に示される通りであつた。 比較例 １ 板状部材１，１′におけるすべての炭素繊維の
方向を該部材の長手方向に揃えること以外は実施
例１と同様にして板状部材１，１′及び２，２′を
作り、以下実施例１と同様にして筒状構造材３を
用意し、該構造材についての撓み量を測定した。
その結果は第１表に示される通りであつた。 比較例 ２ 実施例１で用意されたものと同じ寸法の筒状構
造材をスチール（SS41）から作り、これについ
【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案構造材の一例を示す断面図、第
２図は第１図の筒壁部１における長繊維の配列の
仕方を示す模型図である。 １，１′……対向する一対の筒壁部、２，２′…
…他の部分、３……構造材、４，４′，５……繊
維。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 長繊維で補強された合成樹脂よりなる、長手
   方向に対する垂直断面が四角形の外形輪郭を有
   し、内部が中空の筒状長尺体にして、対向する
   一対の筒壁部を補強する繊維材料の30〜100％
   が長手方向に対し30〜60゜の角度になる様に、
   そして残りの繊維は長手方向に略平行となる様
   に配列され、上記一対の筒壁部より他の部分を
   補強する繊維材料は長手方向に略平行になる様
   に配列されてなることを特徴とする繊維補強構
   造材。 ２ 長手方向に対し30〜60゜の角度に配列される
   繊維材料の半分が同じ方向に、残りの半分が上
   記方向に交叉するよう配列されたものである第
   １項又は第２項記載の繊維補強構造材。 ３ 合成樹脂が熱硬化性樹脂である第１項、第２
   項又は第３項記載の繊維補強構造材。 ４ 長繊維が炭素長繊維である第１項、第２項又
   は第３項記載の繊維補強構造材。